ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2092242
СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ
Имя изобретателя: Полякова Ольга Павловна[RU]; Скворцов Александр Юрьевич[UA]; Фролов Александр Иванович[UA]; Фомичев Юрий Александрович[UA]; Коваленко Евгений Петрович[UA]; Мешин Виталий Вениаминович[UA]; Толкачев Александр Борисович[UA]; Ласкорин Борис Николаевич[RU]; Водолазов Лев Иванович[RU]; Молчанова Татьяна Викторовна[RU]; Жарова Евгения Васильевна[RU]
Имя патентообладателя: Полякова Ольга Павловна[RU]; Скворцов Александр Юрьевич[UA]; Фролов Александр Иванович[UA]; Фомичев Юрий Александрович[UA]; Коваленко Евгений Петрович[UA]; Мешин Виталий Вениаминович[UA]; Толкачев Александр Борисович[UA]; Ласкорин Борис Николаевич[RU]; Водолазов Лев Иванович[RU]; Молчанова Татьяна Викторовна[RU]; Жарова Евгения Васильевна[RU]
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1995.12.22
Изобретение относится к
гидрометаллургии редких металлов и
предназначено для повышения степени
извлечения галлия из щелочных растворов
ионообменниками. Способ заключается в
использовании в качестве сорбента
акрилового ионита с аминоспиртовыми и
сложноэфирными группами.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области
ионного обмена и может быть использовано в
гидрометаллургии редких элементов для
извлечения галлия из щелочных растворов и
пульп, в частности глиноземного
производства.
Наиболее близким к предлагаемому
способу по технической сущности и
достигаемому результату является способ
извлечения галлия сорбцией азотсодержащим
комплексообразующим сорбентом с оксимной
группой, а также группами, способными
образовывать хелатную связь с оксимными
группами через галлий: например N < > NOH, NHOH
и т.д.
Способ извлечения галлия из щелочных
растворов заключается в контактировании
раствора с сорбентом и последующей
регенерации сорбента.
К недостаткам прототипа относится низкая
степень извлечения галлия, кроме того,
сорбент через несколько циклов (до 10 циклов)
сорбции десорбции снижает свои показатели.
Задачей изобретения является
интенсификация сорбционных процессов,
связанная с поиском селективных к галлию и
обладающих высокой емкостью сорбентов.
Поставленная цель достигается тем, что в
способе извлечения галлия сорбцией
азотсодержащим комплексообразующим
сорбентом, сорбцию проводят с
использованием в качестве сорбента
акрилового ионита с аминоспиртовыми и
сложноэфирными группами.
Формула элементарного звена
Данный ионит получен на основе
макропористого сополимера
глицидилметакрилата с дивинилбензолом
путем аминирования его диэтаноламином.
МЕТОДИКА СИНТЕЗА ИОНИТА
В колбу, снабженную мешалкой, термометром и
обратным холодильником, загружают 500 мл 1%-ного
водного раствора крахмала, затем
прибавляют полимеризационную смесь,
состоящую из 97 г глицидилметакрилата, 3 г
дивинилбензола 1 г порофора ЧХ 3-57.
Температуру поднимают сначала до 70oC и
реакционную массу выдерживают при 70oC
в течение 3 ч, затем температуру поднимают
до 80oC выдерживают при перемешивании в
течение 3 ч. Затем маточник отжимают,
сополимер промывают дистиллированной
водой.
В колбу, снабженную мешалкой, термометром и
обратным холодильником, загружают
сополимер, 200 г диэтеноламина и выдерживают
реакционную массу в течение 10 ч при
температуре 90oC, маточник отжимают,
ионит промывают 5%-ной соляной кислотой и
водой.
Выход 150 г анионита, мольная доля полимерных
звеньев глицидилметакрилата п 0,4 0,38,
мольная доля полимерных звеньев
дивинилбензола m 0,002 - 0,04.
Полученный ионит химически и механически
устойчив в щелочных и кислых средах,
нерастворим в воде, нетоксичен, получается
из доступных реагентов. Физико-химические
показатели ионитов по способу-прототипу и
заявляемому способу приведены в табл. 1.
СУЩНОСТЬ СПОСОБА СОСТОИТ В СЛЕДУЮЩЕМ
Исходный щелочной раствор, содержащий
галлий 0,02 0,5 г/л, непрерывно пропускают
через слой ионита в колонне с заданной
скоростью (1 5 об./об. сорбента). После
достижения равновесной емкости сорбента
подачу раствора прекращают, избыточное
количество раствора сливают и проводят
десорбцию галлия соляно-кислым (0,5-2М) или
серно-кислым (0,5-2М) растворами. Время
контакта сорбента с десорбирующим
раствором 3 4 ч, при этом в 1 1,5 объемах на
единицу объема ионита концентрируется до 90%
от поглощенного количества галлия.
Отрегенерированный сорбент поступает на
операцию обработки его сбросными
сорбционными растворами для нейтрализации
и возвращают на операцию сорбции. Далее
товарный регенерат поступает на
сорбционную перечистку на катионите КУ-2.
Аппаратурное оформление процесса и обвязка
колонн при промышленном освоении может
осуществляться известными способами (непрерывное,
периодическое в аппаратах типа колонн,
пачуков, КНСПР и т.д.).
Пример 1. Оценку сорбционных свойств по
способу-прототипу и заявляемому проводили
в сопоставимых условиях. Для сравнения взят
образец анионита с аминоспиртовыми
группами, полученного на стирольной основе.
1 г ионита залили 200 мл раствора, содержащего
500 мг/л галлия при концентрации гидроксида
натрия 50, 100, 200 г/л. Время контакта 7 ч при
перемешивании. Данные приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, сорбционная емкость по
галлию акрилового сорбента, содержащего
аминоспиртовые и сложноэфирные группы в
щелочной среде, по сравнению с прототипом в
1,7 6 раз выше. Чем выше содержание гидроксида
натрия в растворе, тем эта разница в
сорбционной емкости значительнее. Сорбент,
имеющий аминоспиртовые группы, но
полученный на полистирольной основе, имеет
очень низкие сорбционные емкости по галлию.
Пример 2. Проведена оценка сорбционных
свойств из раствора, содержащего 20 мг/л
галлия, при соотношении веса смолы (г) к
объему раствора (мл) 1:500 и времени контакта 7
ч при перемешивании. Концентрация щелочи
колебалась от pH 8 до 200 г/л. Данные приведены
в табл.3.
Как видно из данных табл. 3, с увеличением
концентрации щелочи в растворе ионит в
известном способе существенно теряет
сорбционную емкость по галлию, а
предлагаемый ионит на 80% сохраняет свои
показатели.
Пример 3. Была проведена в статических
условиях сорбция галлия из промводы
гидрата окиси алюминия глиноземного
производства. Состав раствора, г/л: Ga2O3
0,04; Na2O 31,0; Al2O3 - 9,1; V2O5
0,04. Соотношение объемов набухшего в воде
ионита и раствора 1:250, время контакта 24 ч, в
том числе 7 ч при перемешивании, комнатная
температура.
Пример 4. Проведена в статических условиях
сорбция галлия из подшламовых вод,
содержащих, г/л: Ga 0,020; Na2O 12,0; Al2O3
- 6,3; (раствор N 1) и Ga 0,010; Na2O 8,7; Al2O3
4,0; (раствор N 2). Время контакта 24 ч при
перемешивании 7 ч, соотношение объемов
набухшего в воде ионита и раствора 1:250.
Данные примеров 3 и 4 приведены в табл.4.
Как видно из табл. 4, сорбционная емкость
предлагаемого ионита по галлию из промводы
выше, чем у прототипа, причем прототип
сорбирует алюминий в 4 раза выше, чем
предлагаемый ионит, т.е. предлагаемый ионит
является более селективным по отношению к
галлию, чем известный ионит.
Из подшламовой воды глиноземного
производства предлагаемый ионит также
лучше сорбирует галлий, чем известный
сорбент.
Пример 5. Предлагаемый сорбент и прототип
были проверены в циклах сорбции и десорбции.
Сорбция галлия из подшламовой воды,
содержащей Ga 0,020 г/л; Na2O 12,0 г/л; Al2O3
6,3 г/л, была проведена в статических
условиях. Время контакта 24 ч при
перемешивании 7 ч, соотношение объемов
набухшего в воде ионита и раствора 1:250.
Десорбцию проводили раствором соляной
кислоты 15 17 г/л. Сорбент перед сорбцией
промывали водой до pH 2-3.
Данные приведены в табл.5.
Как видно из табл. 5, предлагаемый сорбент
имеет сорбционную емкость по галлию после 30
циклов сорбции десорбции на том же уровне, а
у прототипа сорбционная емкость снизилась
в 3 раза.
Таким образом, использование для сорбции
галлия из щелочных растворов нового
акрилатного сорбента с аминоэтанольными и
сложноэфирными группами позволяет:
-
повысить эффективность сорбционного
извлечения галлия из растворов в широком
диапазоне концентрации щелочи при
различном содержании галлия в рабочем
растворе;
-
повысить селективность процесса
сорбционного извлечения галлия;
-
снизить единовременную загрузку сорбента;
-
достичь высокой степени концентрирования
галлия в элюате;
-
обеспечить стабильность сорбционных
свойств при работе сорбента в циклах "сорбция
десорбция".
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ ионообменного
извлечения галлия из щелочных растворов,
включающий их контактирование с
азотсодержащим комплексообразующим
сорбентом, отличающийся тем, что, с целью
повышения степени извлечения галлия,
контактирование ведут с акриловым
сорбентом, содержащим аминоспиртовые и
сложноэфирные группы с формулой
элементарного звена
Версия для печати
Дата публикации 15.03.2007гг
вверх
|